V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Целью настоящей работы является изучение ценопопуляций представителя семейства Сложноцветные (Asteraceae) василька сумского (Centaurea sumensis Kalen.).

Василек сумский – это травянистый короткокорневищный многолетник высотой до 30 см, покрыт беловато-серым паутинистым опушением. Стебли лежачие, на конце приподнимающиеся. Листья перистораздельные или перисторассеченные, нижние длинночерешковые, собраны в прикорневую розетку. Пазушные цветоносы приподнимающиеся, с цельными ланцетными листьями и крупными одиночными корзинками. Листочки обертки травянистые, с ланцетными пленчатыми придатками коричневого цвета. Центральные цветки в корзинке трубчатые, фиолетовые или лиловые, краевые- воронковидные, светло- или розово-лиловые. Плод - семянка 4,0-5,5 мм длинной, хохолок рыжеватый. У модельного вида имеется двойник – это василек угольный (Centaurea carbonata). Он так же встречается на территории Самарской области. Цветет в июне-июле. Семенная продуктивность низкая. Размножается в основном вегетативно. Зацветает на 5-6-й год. Растет в условиях от лугово-степного до сухолесного типов увлажнений. Нетребователен к плодородию почв. Диапазон освещенности – открытые и полуоткрытые пространства.

Нами изучено сообщество, в составе которого зарегистрирована популяция василька сумского. Одной из важных характеристик популяции являются ее плотность, семенная продуктивность и определяемая ими жизненная стратегия популяции и вида в целом.

Плотность определяется многими факторами: количеством поступающих на популяционное поле диаспор, их сохраняемостью, наличием условий для прорастания, закрепляемостью всходов и выживаемостью особей. Плотность популяции определяется как число особей на 1 м². Плотность оказывает большое влияние на состояние популяции. Так, у многолетников под влиянием плотности резко уменьшается доля растений переходящих к цветению, уменьшается вероятность образования генеративных побегов. Плотность влияет на скорость развития растений и, соответственно, на продолжительность жизни. Например, у многолетников в загущенных посевах развитие замедляется. Важное регуляторное значение имеет воздействие плотности на смертность особей в популяции. Зависимая от плотности, смертность направлена против неограниченного роста популяции в условиях ограниченных ресурсов и стабилизирует численность в некоторых пределах.

При разработке природоохранных мероприятий особую значимость приобретает вопрос оценки репродуктивной способности вида в конкретной экологической обстановке. Один из важнейших показателей репродуктивной способности цветковых растений - потенциальная и реальная семенная продуктивность, под которой понимается число семян в расчете на цветок, соцветие, ценопопуляцию.

1. Потенциальная семенная продуктивность - это максимально возможное количество семян, которое может образовываться из нормально развивающихся цветков.

2. Реальная семенная продуктивность это количество реально сформировавшихся семян на растении, в популяции.

3. Коэффициент семенной продуктивности - это отношение реальной семенной продуктивности к потенциальной семенной продуктивности (на единицу площади), выраженное в процентах.

Cтратегия вида - совокупность приспособлений обеспечивающих виду возможность обитать совместно с другими организмами и занимать определенное положение в соответствующих биоценоза. Термин "стратегия" не является антропоморфным. Он вполне соответствует "борьбе за существование" в понимании Ч. Дарвина. Таким образом, тип стратегии - это обобщающая биологическая характеристика. Выделяют 3 основных типа стратегий видов растений.

1. Виоленты - силовики, конкурентно-мощные растения. Захватывают территорию, подавляя соперников энергией жизнедеятельности и полнотой использования среды. Таковы многие эдификаторы, особенно в мезофитных условиях. Виоленты, энергично развиваясь, захватывают территорию и удерживают ее за собой, подавляя своих соперников энергией жизнедеятельности и полной использования ресурсов среды.

2. Патиенты - выносливоживущие. Берут выносливостью к крайним суровым условиям - постоянным или временным - к засолению, кислой реакции почвы, переменному увлажнению и т.д. В мезофитных условиях прекрасно развиваются, но в природе заглушаются виолентами. Патиенты достигают господства в условиях крайних и для них часто менее благоприятных.

3. Эксплеренты - выполняющие. Имеют очень низкую конкурентную мощность, но зато способны очень быстро захватывать освобожденные территории, заполняя промежутки между сильными растениями, они легко вытесняются последними (виолентами). Это 1-2-летники, легко возобновляются семенами, вегетативно подвижные многолетники, стелющиеся, с ползущими корневищами, корнеотпрысковые. Эксплеренты обладают средообразующей способностью, к тому не проявляющийся в течение непродолжительного времени (Работнов, 1993).

Внутри биоценозов всегда существуют группировки организмов, которые возникают на основе тесных разноплановых взаимоотношений между видами. Чаще всего, объединение происходит на основе популяции занимающей средообразующее (эдификаторное) положение в сообществе. Такие системы организмов, тесно объединенных в своей жизнедеятельности вокруг одного какого-то вида в сообществе называют консорцией (от лат. - соучастие, сотоварищество). Этот термин ввел Л. Г. Раменский в 1952 г.

Консорция, являясь структурной единицей биоценоза, состоит из центрального члена - детерминанта (обычно крупной особи) и функционально связанных с ним разнородных организмов - консортов. Чаще всего центральными членами консорций являются растения. Среди консортов имеются виды, которые входят в состав только одной консорции, а также двух и более консорций. Связи в консорции могут быть длительными, на протяжении всей жизни организмов, или носят сезонный характер.

При проведении ценопопуляционных исследований мы использовали терминологию и основные методы, разработанные Т.А. Работновым, А.А. Урановым (1975), Е.Л. Любарским, Ю.А. Злобиным, Л.А. Жуковой и другими авторами. Сотрудниками кафедры ботаники, общей биологии, экологии и биоэкологического образования ПГСГА некоторые аспекты ценопопуляционных исследований были адаптированы для использования в условиях региона (Фитоиндикация…, 2007; Ильина, 2008).

Для выявления особенностей консорций были предприняты следующие шаги: проведено изучение особей модельного вида и его популяций по описанной выше традиционной методике; определены средние размеры (диаметр) особей всех онтогенетических групп – в природных условиях проведены измерения разновозрастных растений в количестве от 10 до 100, после чего определено среднее арифметическое значение этого параметра; выявлены детерминанты среди особей внутри популяций – в связи с наибольшими размерами и длительным существованием ими являются растения в генеративном периоде; выяснены размеры фитогенного поля особей разных онтогенетических состояний, которое незначительно превышает диаметр растений, что соответствует среднему размеру корневой системы и надземных органов; на составленных картах пространственной структуры особей в популяциях отмечены размеры зафиксированных экземпляров согласно бланкам описания с учетом возможного перекрывания фитогенных полей; фитогенные поля были закрашены на карте различным цветом соответственно онтогенетическому состоянию; используя полученные цветные карты, были определены размеры скоплений по перекрыванию или близкому расположению фитогенных полей; определены параметры онтогенетической и пространственной структуры природных ценопопуляций модельного вида; проведены подсчеты основных параметров онтогенетических консорций – в первую очередь, число особей различных онтогенетических групп в составе 1-го, 2-го и последующих концентров полицентрической консорции.

Летом 2012 года нами проведены исследования фитоценозов с участием василька на территории памятника природы «Каменный дол» (Кинельский район Самарской области).

Среднее количество особей всех видов на участках равно 38: шалфей поникающий — 8 экз., наголоватка паутинистая — 6,67 экз., василек сумский — 7,67 экз., оносма простейшая — 0,33 экз., солонечник мохнатый — 1,33 экз., мордовник шароголовый — 3 экз., ленец полевой — 3,33 экз., лабазник шестилепестный — 0,33 экз., марьянник полевой — 0,33 экз., истод обыкновенный — 1 экз., ковыль Лессинга — 1,67 экз., земляника зеленая — 0,33 экз., лапчатка распростертая — 1,67 экз., вьюнок полевой — 1 экз., серпуха венценосная — 1 экз., марьянник луговой — 0,33 экз.

В таблице 1 показано соотношение особей василька сумского разного онтогенетического возраста по квадратам и средний показатель.

На метровке A I из 10 растений василька сумского 2 экземпляра находятся в виргинильном состоянии, 2 молодом генеративном, 4 в зрелом генеративном, 1 в позднем генеративном, 1 в субсенильном состоянии.

В квадрате Б I из 4 растений василька сумского 1 экземпляр в молодом генеративном, 1 в зрелом генеративном, 2 в позднем генеративном состоянии.

В квадрате В I из 9 растений василька сумского 1 в ювенильном, 7 в виргинильном, 1 в позднем генеративном состоянии.

Таблица 1

Онтогенетические состояния особей Василька сумского

№ кв	Онтогенетическое состояние										Общее число
			J	Im	V	G1	G2	G3
A I	-		-	-	2	2	4	1	1	-	10
Б I	-		-	-	-	1	1	2	-	-	4
В I	-		1	-	7	-	-	1	-	-	9
Х ср	0	0,3		0	3	1	1,7	1,3	0,3	0	7,7

По участкам: ювинильных – 0,3, виргинильных – 3, молодых генеративных – 1, зрелых генеративных – 1,7, поздних генеративных – 1,3, субсенильных – 0,3 особей на 1 м².

Одну ювенильную особь василька сумского окружают: наголоватка паутинистая – в виргинильном (1), василек сумский (0,5 экз.).

В среднем на одну виргинильную особь василька сумского приходится: наголоватка паутинистая – в зрелом генеративном (0,2), в виргинильном (0,3), в субсенильном (0,2), шалфей поникающий – в виргинильном состоянии (0,1), в зрелом генеративном (0,2), василек сумский – в виргинильном (0,4), в зрелом генеративном (0,1), в ювенильном (0,2), солонечник мохнатый – в молодом генеративном (0,1), мордовник шароголовый – в виргинильном (0,1), ковыль Лессинга – в позднем генеративном (0,1 шт.).

Одна молодая генеративная особь василька сумского соседствует: наголоватка паутинистая – в виргинильном (0,3), шалфей поникающий – в виргинильном (0,3), василек сумский – в зрелом генеративном (0,3), ленец полевой – в молодом генеративном (0,6), марьянник полевой – в зрелом генеративном (0,3 особи).

В среднем на одну особь василька сумского в зрелом генеративном приходится консортов: наголоватка паутинистая – в зрелом генеративном (0,25 шт.), в позднем генеративном (0,25), шалфей поникающий – в виргинильном (0,75), василек сумский – в субсенильном (0,25), в виргинильном (0,25), в молодом генеративном (0,25), марьянник полевой – в зрелом генеративном (0,25), истод обыкновенный – в молодом генеративном (0,25 экз.).

На одну особь василька сумского в позднем генеративном состоянии в среднем приходится консортов: шалфей поникающий – в виргинильном (0,25), в зрелом генеративном (0,25), в имматурном (0,25), мордовник шароголовый – в молодом генеративном (0,25), марьянник луговой – в позднем генеративном (0,25 особи).

Одна субсенильная особь василька сумского имеет консортов: шалфей поникающий – в виргинильном (1), василек сумской – в зрелом генеративном (1 шт.).

Наши исследования свидетельствуют о достаточно высокой конкурентоспособности василька сумского в генеративных состояниях онтогенеза и возможности развития молодых растений на участках с меньшим проективным покрытием почвы другими видами растений. По-видимому, модельный вид является патиентом в природных сообществах.

Литература

1. Ильина В.Н. Мониторинг ценотических популяций растений: Учебное пособие. Самара: Изд-во СГПУ, 2008.

2. Работнов Т.А. К методике наблюдения над травянистыми растениями на постоянных площадках // Бот. журн. 1993. Т. 36. № 6.

3. Уранов А.А. Возрастной спектр фитоценопопуляций как функция времени и энергетических волновых процессов // Биол. науки. 1975. № 2. С. 7-34.

4. Фитоиндикация наземных экосистем. Часть 1. Изучение фитоценопопуляций: Методические рекомендации / Сост. В.Н. Ильина. Самара: Изд-во СГПУ, 2007.

Код для цитирования: Скопировать